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DATE 2008/03/05 【日经BP社报道】 在上周召开的“第4届国际氢燃料电池展”的主题演讲中,美国、日本、德国的政府人员就各国的燃料电池开发支援对策发表了演讲。三名演讲者各抒己见,显示出各国政府的立场及看法的不同,颇有些意思。 美国能源部的Paul Dickerson(能源效率与可再生能源办公室首席运营官)表示,从1994年开始美国原油进口量超过其国内原油产量,原油进口量目前已增至整体的2/3。在能源安全保障上一直处于极不乐观的状态。 从美国不同领域的CO2排放量来看,发电站为39%,其次是运输领域为33%,占有较大比例。顺便提一下,日本运输领域的CO2排放量为20%左右。运输领域消耗着美国67%的石油(原因是美国火力发电站主要使用煤碳)。Dickerson在演讲中迫切希望,可促进汽车脱离石油的燃料电池车能够与生物乙醇车及插电混合动力车一起尽快得到普及。 日本经济产业省资源能源厅远藤健太郎(燃料电池推进室室长)就日本的燃料电池开发前景发表了演讲。日本平成20年度(2008年度)与燃料电池相关的政府预算超过130亿日元,各种项目正在启动。远藤对目前在2200个地点展开大规模实证的1kW级固定式燃料电池的开发进行了详细介绍,强调正在通过打破厂商之间的界限、推进部件通用化等手段来大幅降低成本。很多人都知道,该装置是各大城市燃气公司与电机厂商等共同开发的家用热电联产装置,通过燃料电池发电、余热提供给热水器。经济产业省主导统一了性能指标并制定了开发计划,目前正在以产官联手方式推进实用化。 最后,德国政府氢燃料电池开发机构的Klaus Bonhoff(氢及燃料电池国家机构董事总经理)就以德国为中心的欧洲氢燃料电池实用化支援对策发表了演讲。对欧盟名为JTI(The European Joint Technology Initiative)的共同开发项目,以及德国国内的NIP(National Innovation Program)等开发计划进行了介绍,与日本经济产业省的项目相比,德国的项目以范围相当大的领域为对象,并建立了研发体制。 当然,德国与日本一样,将汽车及家用/商用热电联产定位于应用的中心,另外还设定了被称为“特殊市场”的领域。以叉车及产业用卡车等运输工具、货运摩托及短途汽车等市内交通、休闲游艇等的动力源、卡车、野营车乃至船舶及飞机使用的辅助动力源(APU)等为对象,进行燃料电池的市场开拓和产品开发支援。目的是“向产业界提供初期市场机会,使新技术被社会所接受”。 到达拐点的燃料电池开发 不过,在燃料电池车迟迟不能量产的情况下,燃料电池市场的起动可能要远远晚于当初的预想。虽然目前尚未形成实际的需求,但燃料电池展仍然是接连不断,其原因就是投入了相当大的政府预算。各国均在想法设法地尽快开拓汽车以外的用途。 在日本,经济产业省推进的家用固定式燃料电池最有可能成为新的应用,不过笔者对此略感担忧。与原来的热水器相比,该电池的成本非常高,虽然价格以大约50万日元为目标,但最初可能会超过100万日元。而且,随着燃气价格上涨,电费变得相对便宜,热电联产的优势越来越难以展现出来。从用户来看,存在初期投资的回收难度进一步加大的担忧。 这样一来该电池就无法畅销,也许要通过提供补助金来推动应用。总之,与通过这一措施艰难打入市场相比,紧密结合市场需求、开发受用户欢迎的产品或许更重要。经济产业省为了实现产业振兴使命,必须要制定出面向产业界的大规模开发支援对策。在这里,笔者希望环境省参考德国的做法,站在用户的角度提出具有多样性的环保技术支援对策。(主任编辑委员:田岛 进)
今年电池类的2个973都给了燃料电池,科技部的导向真是厉害。2012CB215400 碳基燃料固体氧化物燃料电池体系基础研究2012CB215500 基于贵金属替代的新型动力燃料电池关键技术和理论基础研究 版友有研究这方面的吗
燃料电池及在大连化物所的发展 衣宝廉 张华民 明平文 (中国科学院大连化学物理研究所 大连 116023) Fuel Cells and the Activities in Dalian Institute of Chemical Physics, CAS Baolian YI. Huamin ZHANG. Pingwen MING (Dalian Institute of Chemical Physics, CAS, Dalian 116023 P.R.China) Abstract The principles, types, and status of fuel cell are introduced in brief. Dalian Institue of Chemical Physics (DICP) began the fuel cell research for Alkaline Fuel Cell (AFC) from 1960s. In 9th 5-year Plan, DICP acted as a leadship member in National Key Project, "Fuel Cell Technology". A set of technology was taken out independently. Nowadays DICP focus on Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) and Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Recently a new corp. named Dalian Sunrise Power Co., Ltd. was founded for the commercialization of fuel cells, especially for that of PEMFC. DICP is the main shareholder of Sunrise Power for its fuel cell technology. 一. 原理,分类与技术现状 1. 原理 燃料电池(FC)是一种等温进行、直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效(50-70%),环境友好地转化为电能的发电装置[1]。它的发电原理与化学电源一样,电极提供电子转移的场所,阳极催化燃料如氢的氧化过程,阴极催化氧化剂如氧等的还原过程;导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移,电子通过外电路作功并构成电的回路。但是FC的工作方式又与常规的化学电源不同,而更类似于汽油、柴油发电机。它的燃料和氧化剂不是储存在电池内,而是储存在电池外的储罐中。当电池发电时,要连续不断的向电池内送入燃料和氧化剂,排出反应产物,同时也要排除一定的废热,以维持电池工作温度的恒定。FC本身只决定输出功率的大小其储存能量则由储存在储罐内的燃料与氧化剂的量决定。 图1为石棉膜型氢氧燃料电池单池(single cell)的结构和工作原理图。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2006/01/200601010112_12590_1604910_3.jpg[/img] 氢气在阳极与碱中的OH 在电催化剂的作用下,发生氧化反应生成水和电子: H2 + 2 OH H2O + 2e- 0= -0.828V 电子通过外电路到达阴极,在阴极电催化剂的作用下,参与氧的还原反应: O2 + H2O +2e- 2OH 0= 0.401V 生成的OH 通过饱浸碱液的多孔石棉膜迁移到氢电极。 为保持电池连续工作,除需与电池消耗氢、氧气等速地供应氢、氧气外,还需连续、等速地从阳极(氢极)排出电池反应生成的水,以维持电解液碱浓度的恒定;排除电池反应的废热以维持电池工作温度的恒定。 图2为燃料电池单池伏安特性曲线。 图中η0称为开路极化,即当电池无电流输出时的电池电压与可逆电势的差值,其产生原因是氧的电化学还原交换电流密度太低,从而产生混合电位。 ηr为活化极化,它为电极上电化学反应的推动力,ηD为浓差极化,它为电极内传质过程的推动力。ηΩ为电池内阻引起的欧姆极化,它包括隔膜电阻、电极电阻与各种接触电阻,伏安曲线的直线部分的斜率由它决定,电池电流密度的工作区间就选在此段,通称这一段斜率为电池的动态内阻。